紧凑环芯部加料系统研究

紧凑环芯部加料系统是一种新型电磁等离子体脉冲发生装置，可解决聚变堆中燃料粒子在注入过程中过早消融，无法穿透到芯部区域的困难，对聚变燃料循环及氚自持具有重要的科学价值。相比于传统的“高速弹丸”和“超声分子束系统”具有以下优势：一是注入能量密度高；二是无需杂质气体推进；三是燃料利用率高。该系统不仅对核聚变领域具有重要价值，其衍生技术在太阳风模拟、抗辐照芯片测试及高比冲等离子体电推进器等领域也具有重要的应用前景。该项目瞄准国家重大需求和经济主战场，属需求牵引，开辟性技术创新范畴。

能源研究院中子技术应用中心已经研制出全世界首套面向全超导托卡马克芯部加料的紧凑环系统，实现了200km/s，0.15mg，0.1Hz的脉冲等离子体发射，为聚变堆级紧凑环系统研制奠定坚实的基础。该项研究主要融合等离子体碰撞融合仿真技术、微秒尺度重频大电流脉冲开关技术及极端测试平台技术，重点解决等离子体寿命延长的关键难题，如：等离子体不稳定性约束；弧形漂移管优化；金属壁面复合控制等。

项目研究目标是研制全世界首套面向聚变堆应用的紧凑环芯部加料原型样机，实现出口速度≥300km/s、单发质量≥0.5mg、重复频率1-2Hz的等离子体发射，致力于解决下一代聚变燃烧装置BEST及商业示范堆CFEDR芯部加料难题。